空気遮断型回路ブレーカー

空気遮断器では、アークが発生し消滅する際には、ほとんど静止した空気中でアークが移動します。これらの遮断器は一般的に15kVまでの低電圧で使用され、破断容量は500MVAです。絶縁媒体としての空気遮断器は、油と比較して以下の利点があります。

• 油の使用に関連するリスクとメンテナンスの削減。

• ガス圧力や油の動きによる機械的ストレスの不存在。

• 連続的な遮断操作による油の劣化から定期的な油交換コストの削減。

空気遮断器では、接触部分の分離とアークの消滅は大気圧下の空気中で行われ、高抵抗原理を用います。アークはアークランナーやチェーターによって拡張され、分割、冷却、延長によりアーク抵抗が増加します。

アーク抵抗は、アークの電圧降下がシステム電圧を超えるまで高められ、交流波の電流ゼロ点でアークが消滅します。

空気遮断器は直流回路と最大12,000Vの交流回路で使用されます。通常は屋内型で、垂直パネルまたは屋内引き出し式スイッチギアに設置され、交流システムの屋内中・低電圧スイッチギアに広く応用されています。

プレーンブレックタイプの空気遮断器

最も単純な形式は二つの角状接触部を持っています。最初に角間の最短距離でアークが発生し、アーク加熱された空気からの対流と磁場と電場の相互作用によって徐々に上昇します。角が完全に分離すると、アークは先端から先端まで延び、延長と冷却が達成されます。

この過程の相対的な遅さとアークが隣接する金属部品に広がるリスクにより、その適用は約500Vおよび低電力回路に限られます。

磁気吹き出しタイプの空気遮断器

最大11kVの回路で使用される一部の空気遮断器では、遮断された回路と直列に接続された吹き出しコイルからの磁場によってアーク消滅が達成されます。これらのコイルはアークをチェーターに移動させますが、アーク自体を消滅させるわけではありません。チェーター内でアークは延長され、冷却され、消滅します。アークシールドはアークが隣接するネットワークに広がらないようにします。

空気遮断器の極性、アークチェーター、および動作詳細
コイルの極性の重要性

正しいコイルの極性は、電磁力を利用してアークの動きを向上させるためにアークを上方に導くことが重要です。この原理はより高い故障電流でより効果的になり、このような遮断器がより高い破断容量を達成できるようにします。

アークチェーターの機能

アークチェーターは空気中のアーク消滅のための主要な装置であり、以下の3つの関連する役割を果たします。

• アーク制限: アークを定義された空間に制限し、制御不能な広がりを防ぎます。

• 磁気制御: 磁場を用いてアークの動きを制御し、チェーター内で消滅を促進します。

• 急速冷却: 強烈な冷却によってアークガスを脱イオン化し、アーク消滅を確実にします。

エアーチュート空気遮断器の設計

低電圧および中電圧回路向けのこの遮断器には以下の特徴があります。

• 二重接触セット:

• 主接触部: 低抵抗のために銅製で銀メッキされ、閉鎖位置での通常の電流を導きます。

• アーク（補助）接触部: 故障遮断時のアークに耐えるための耐熱銅合金で、主接触部を保護するために主接触部よりも早く閉じ、後に開きます。

• 吹き出し機構: アークチェーター内の鋼製インサートが磁場を作り出し、アークの上向きの動きを加速します。これらのプレートはアークを一連の短いアークに分割し、全体の電圧降下（陽極＋陰極降下）を増加させます。これがシステム電圧を超えると、アークは急速に消滅します。

• 冷却作用: 冷たい鋼板との接触によりアークは急速に冷却され脱イオン化され、自然または磁気吹き出し力によって支援されます。

動作原理

• 故障発生: 主接触部が最初に分離し、電流がアーク接触部に移ります。

• アーク形成: アーク接触部が分離すると、それらの間にアークが引かれます。

• アークの動き: 電磁力と熱力によってアークはアークリンナー沿いに上昇します。

• アークの分割と消滅: スプリッタープレートによってアークは分割され、延長され、冷却され、脱イオン化され、結果として消滅します。

用途

• 発電所補助設備および工業プラント: 火災や爆発の危険を軽減する必要がある環境に適しています。

• 直流システム: 最大15kVまでの遮断器でアーク延長、リンナー、および磁気吹き出しを使用します。

制限

• 低電流での非効率性: アークチェーターは低電流では弱い電磁場のため効果が低く、アークがチェーターに移動するのが遅くなり、遮断が遅れる可能性があります。

この設計は中・低電圧アプリケーション向けにシンプルさと信頼性のバランスを取りつつ、性能は電流の大きさによって変動します。